Спосіб визначення параметрів засипки шихти в доменній печі

Спосіб визначення параметрів засипки шихти в доменній печі, який включає визначення профілю засипки шляхом періодичного огляду радіолокаційним профілеміром поверхні засипки, який відрізняється тим, що в процесі визначення профілю засипки шляхом періодичного огляду радіолокаційним профілеміром поверхні засипки фіксують через шляховий інтервал 0,0009 + 0,002 Винахід відноситься до виробництва чавуну, вдосконалює контроль поведінки шихтових матеріалів в доменній печі і призначається для визначення параметрів засипу шихти Для забезпечення нормального ходу доменної печі та його регулювання необхідні оперативні ВІДОМОСТІ про профіль засипу шихти по радіусу та висоті (від базової ВІДМІТКИ) доменної печі, а також положенні меж залягання шарів шихтових матеріалів, розподілу рудних навантажень, швидкості сходу шихти по радіусу колошника та інших супутніх параметрах Необхідність у контролі меж залягання шарів коксової та рудної частини компонентів шихти визначається можливим витискуванням одних матеріалів на фоні інших [Грузинов В К Управление газовым потоком в доменной печи программой загрузки Свердловск Металлургиздат, 1960 - 214 с ] через витіснення крупних шматків одного компонента дрібними фракціями іншого, а також через відсутність в радіуса печі шляхову амплітуду відображення радіосигналу від поверхні, послідовно накопичують щонайменше 20 значень шляхової амплітуди відображення і в момент накопичення щонайменше 20 значень шляхової амплітуди відображення додатково фіксують відстань до поверхні засипки, визначають поточне значення амплітуди відображення, порівнюють поточне значення амплітуди відображення із заздалегідь обчисленими значеннями поточної амплітуди відображення для коксової та рудної частини шихти при різній відстані до поверхні і, по рівності поточної амплітуди відображення і заздалегідь обчисленому її значенню при додатковій величині відстані до поверхні, визначають коксову або рудну частину шихти, причому поточне значення амплітуди відображення визначають по середній величині групи, що фіксується щонайменше із 20 значень шляхової амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу процесі пошарового завантаження матеріалів в піч надійного перекриття одного матеріалу іншим Відомий спосіб визначення одного з параметрів засипу шихти в доменній печі, а саме профілю засипу [Лакман X Г, Вишневски Б Измерение уровня засыпи в доменной печи радарным зондом Черные металлы - 1992, №3, с 22 - 25], по відстані до її поверхні, висоті та радіусу печі в процесі періодичного огляду поверхні засипу уздовж радіуса печі радіолокаційним профілеміром Недоліком способу є те, що він не дозволяє визначити вид матеріалу та розрізнювати коксову і рудну частини доменної шихти, оскільки спочатку передбачає тільки визначення профілю засипу по радіусу та висоті печі Найбільш близьким до способу, що пропонується, по технічній суті і позитивному ефекту, який досягається, є відомий спосіб визначення параметрів засипу шихти у доменній печі [Пат РФ № 2089617, 3 21 В 7/24 Бюл № 25 со 43970 1997], що включає визначення профілю засипу шихти шляхом періодичного огляду радіолокаційним профілеміром поверхні засипу, додаткове визначення поточного значення коефіцієнта відображення радіосигналу, обчислення поточного значення кута падіння радюпроменя на поверхню засипу, порівняння вказаних поточних значень із заздалегідь обчисленими значеннями коефіцієнтів відображення для різних матеріалів під різними кутами падіння радюпроменя і в момент їх рівності визначення вигляду матеріалу в будь-якій зоні поверхні засипу Спосіб здійснюється таким чином Після завантаження шихти в доменну піч починають переміщувати радіолокаційний профілемір По тих радіосигналах, що поступають періодично через рівні проміжки часу від профілеміра, визначають відстань до поверхні засипу шихти Одночасно з визначенням відстані фіксують амплітуду поверхні засипу шихти відображеного від радіосигналу і по величині цієї амплітуди поточне значення коефіцієнта обчислюють відображення поверхні матеріалу згідно формулою А, де Аі - амплітуда відображеного сигналу, Ает - амплітуда сигналу, відображеного від еталонної поверхні, ReT - коефіцієнт відображення еталонної поверхні з відомим розрахунковим його значенням Потім на основі геометричної залежності з використанням тимчасової відстані до поверхні засипу і кута повороту профілеміру через рівні проміжки часу визначають тимчасовий кут падіння радіосигналу на поверхню засипу шихти Після цього на кожному тимчасовому періоді огляду поверхні порівнюють тимчасове значення коефіцієнта відображення із заздалегідь обчисленими коефіцієнтами відображення при тому ж куті падіння радюпроменя на поверхню кожного з компонентів шихти і в момент рівності цих двох значень тимчасового коефіцієнта відображення встановлюють вид матеріалу Після вимірювання профілю засипу шихти профілемір з центра печі повертається в початкове положення до стінки печі При цьому виміри профілю не проводять Недоліком відомого способу визначення параметрів засипу шихти в доменній печі є те, що він не дозволяє однозначно фіксувати вуглеводневу (кокс) і рудну (агломерат з окатишами) частини шихти Причиною є тимчасова фіксація поверхні засипу радіолокаційним профілеміром з можливим визначенням тимчасового коефіцієнта відображення поверхні одного виду матеріалу при фактичному вимірюванні іншого Неоднозначність у визначенні виду матеріалу є слідством випадкових коливань амплітуди відображення через випадковий характер поверхні зворотного розсіювання в момент часу, що вимірюється, внаслідок хаотичного нагромадження шматків матеріалу один на другий [Радиолокационные методы исследования Земли / Ю А Мельник, С Г Зубкович, В Д Степаненко и др - М Сов радио, 1980 - 264 с ] Додатково ця неоднозначність результатів вимірювання посилюється визначенням тимчасового кута падіння радюпроменя на поверхню матеріалу, що приймається на кожному тимчасовому періоді огляду поверхні за усереднену величину Як показали дослідження процесу визначення профілю для різних компонентів поверхні шихти (кокс і рудна частина), амплітуда відображеного від поверхні засипу сигналу одного матеріалу, незалежно від кута падіння радюпроменя, може відповідати іншому Відсутність вказаної залежності демонструє розкид значень, поданий на фиг 1 (1 - кокс, 2 - руда) Слідством таких ситуацій є реалізація помилкових керуючих впливів в ході доменного процесу Задачею, яку вирішує винахід, що пропонується, є здійснення контролю і управління розподілом компонентів шихтових матеріалів на колошнику доменної печі з урахуванням визначення коксової і рудної частини шихти, що в кінцевому результаті визначає раціональний розподіл газового потоку і хід доменної плавки Спосіб, що заявляється, включає визначення профілю засипу шихти в доменній печі по відстані до поверхні шихти, висоті і радіусу печі в процесі огляду поверхні засипу вздовж радіуса печі радіолокаційним профілеміром, фіксацію через шляховий інтервал 0,0009 - 0,002 радіуса печі (в мм) шляхової амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу, послідовне накопичення щонайменше 20 значень шляхової амплітуди відображення і в момент накопичення щонайменше 20 значень шляхової амплітуди відображення додаткову фіксацію відстані до поверхні засипу, визначення поточного значення амплітуди відображення, порівняння поточного значення амплітуди відображення із заздалегідь обчисленими значеннями поточної амплітуди відображення для коксової і рудної частини шихти при різній відстані до поверхні і по рівності поточної амплітуди відображення і заздалегідь обчисленому її значенню при додатковій величині відстані до поверхні, визначення коксової і рудної частини шихти, причому поточне значення амплітуди відображення визначається середньою величиною групи, що фіксується щонайменше із 20 значень шляхової амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу Порівняння з прототипом способу, що заявляється дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію "новизна" А порівняльний аналіз з відомими технічними рішеннями дозволяє зробити висновок про ВІДПОВІДНІСТЬ його критерію "винахідницький рівень" Запропонований спосіб здійснюють таким чином Після завантаження шихти в доменну піч починають переміщувати радіолокаційний профілемір вздовж радіуса печі По тих радіосигналах, що поступають від профілеміра в процесі огляду, визначають профіль засипу по 43970 відстані до поверхні засипу і ВІДПОВІДНІ йому значення висоти і радіуса печі Одночасно фіксують через шляховий інтервал 0,0009 - 0,002 радіуса печі шляхову амплітуду відображеного від поверхні радіосигналу Періодичність фіксації шляхової амплітуди через шляховий інтервал 0,0009 - 0,002 радіуса печі визначається тим, що чим більше викривлення поверхні, по якій проводиться визначення профілю, тим більше кривизна кола і вище імовірність відображення електромагнітної енергії поза каналом локації У конкретному застосуванні способу,що пропонується, при визначенні профілю поверхні по коксу, агломерату або окатишам найбільшою кривизною кола характеризується поверхня окатишей діаметром в середньому 15мм Оскільки найбільш характерною величиною шляхової амплітуди відображеного від кульової поверхні радіосигналу є одна з щонайменше трьох величин цієї амплітуди, періодична фіксація величин шляхової амплітуди виконується при радіусі колошника доменної печі від 2400 до 5400мм через 0,0009 - 0,002 радіуса печі Далі, в процесі послідовної фіксації періодичних по відстані значень шляхової амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу накопичують щонайменше 20 значень шляхової амплітуди цього радіосигналу Після ЦЬОГО, В момент накопичення щонайменше 20 значень амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу, додатково фіксують відстань до поверхні засипу Одночасно з додатковою фіксацією відстані до поверхні засипу визначають поточне значення амплітуди відображення Це поточне значення амплітуди відображення визначають по середній величині щонайменше кожних 20 значень шляхової амплітуди відображеного від поверхні радіосигналу, що відповідає одночасно 0,1м відстані по радіусу печі і максимальному розміру шматка коксу З урахуванням допустимої погрішності вимірювання профілю засипу [Серов Ю В Метрологическое обеспечение технологических процессов черной металлургии Справочник в 2-х книгах -М Металлургия, 1993 - 692 с ] КІЛЬКІСТЬ періодичних по відстані значень амплітуди може бути збільшена до 40 і більше за значення Таким чином, в ході груп, що послідовно фіксуються з щонайменше 20 періодичних по відстані значень шляхової амплітуди відображеного від поверхні засипу радіосигналу в процесі її огляду послідовно визначають по радіусу печі поточне значення амплітуди відображення радіосигналу і додаткову величину відстані до поверхні засипу Потім кожне поточне значення амплітуди відображення порівнюють із заздалегідь обчисленими (заданими) амплітудами відображення при тій же додатковій величині відстані до поверхні засипу матеріалу для коксової і рудної частини шихти нарізно і в момент рівності цих двох значень поточної амплітуди відображення встановлюють компонент шихти, якому відповідає обчислена амплітуда відображення радіосигналу від поверхні Значення заданих амплітуд відображення отримані таким чином Спочатку складові компоненти доменної шихти - кокс і рудна частина (агломерат та окатиши) почергово піддавали електромагнітному впливу НВЧ-радюхвиль при кутах падіння радіосигналу на поверхню засипу шихти в межах від 10 до 90 градусів і випадковому їх гранулометричному складі, а також укладанні шматків на поверхні Електромагнітний вплив НВЧ-радюхвиль на матеріали проводився дискретно вздовж горизонтальної поверхні в межах відстаней до 5м з мінімальним інтервалом впливу 0,01м На основі, що фіксується через 0,01м, амплітуди сигналів, відображених від поверхні матеріалів, було проведено усереднення значень амплітуди відображення і побудовані залежності зміни амплітуди відображення від відстані до поверхні, подані на фіг 2 (І - кокс, II - руда) Відстані до поверхні відкладені по осі абсцис По осі ординат відкладені значення амплітуд відображення Як показав ряд досліджень, через можливе накладення на основний сигнал перешкод можливі відхилення амплітуди відображення матеріалів як для коксу, так і для рудної частини шихти в межах ±10мВ Отримані значення амплітуди відображення з урахуванням їх допустимих відхилень можуть бути використані як задані, що характеризують конкретний вид матеріалу незалежно від кута падіння радюпроменя Після вимірювання профілю засипу шихти профілемір з центра печі повертається в початкове положення до стінки печі Таким чином, крім визначення профілю засипу шихти на колошнику доменної печі, спосіб, що заявляється, дозволяє визначити коксову і рудну частини шихти, що робить можливим здійснити контроль і управління розподілом и компонентів на колошнику доменної печі Сутність винаходу, що заявляється, не слідує явним чином з відомого рівня техніки Сукупність ознак, які характеризують відоме рішення не забезпечує досягнення нових якостей і тільки наявність перечислених ВІДМІННИХ ознак дає змогу отримати нові якості, новий, більш високий технічний результат Таким чином, запропонований матеріал відповідає критерію "винахідницький рівень" Випробування способу, що заявляється, було проведене на стендовій установці колошника доменної печі об'ємом 1033м3 ВАТ "Металургійний завод їм Петровського" На фіг 3 подане схематичне зображення установки, де 1 радіолокаційний профілемір з кутоміром, встановлений на висоті 2,9м від нульового рівня горизонтальної поверхні, 2 - двокоординатний електропривод ЭШИМ 1-11 з діапазоном регулювання 1 10000, 3 - викладений сектор профілю засипу шихти радіусом до 3,5м, що примикає до станини 4, на якій був змонтований радіолокаційний профілемір з приводом Сектор профілю складався з трьох дільниць послідовно укладених один за одним матеріалів суміші агломерату і окатишей (довжиною 1,0м по радіусу печі), далі коксу (довжиною 1,2м по радіусу печі) і після цього знову суміші агломерату і окатишей (довжиною 1,3м по радіусу печі) 43970 Випробування способу було почате з моменту, коли профілемір знаходився у вертикальному положенні, тобто кут падіння (зустрічі радюпроменя з матеріалом) становив 90° Далі профілемір повертали (навколо осі повороту) на кут, ВІДПОВІДНИЙ зміщенню по радіусу печі 0,20м Виміряна при цьому відстань становила 1,43м, а значення поточної амплітуди відображення, усередненої по 20 вимірах, становило 0,055В Після ЦЬОГО отримане значення поточної амплітуди відображення було зіставлене почергово із заданими значеннями поточної амплітуди відображення по коксу і рудній частині шихти на відстані 1,43м У результаті встановлено, що для рудної частини значення певної і заданої поточної амплітуди відображення з урахуванням допустимих відхилень досягають рівності 8 Експериментальні дослідження, які були проведені на стендовій установці колошника доменної печі об'ємом 1033м3 ВАТ "Металургійний завод їм Петровського", дозволяють зробити висновок про можливість широкого застосування в промислових умовах Отже, спосіб, який заявляється, відповідає критерію "промислова придатність" Далі профілемір був повернут на кут 30°, що відповідало зміщенню по радіусу печі на 1,2м Після ЦЬОГО профілемір був повернут ще на 2,5°, що відповідало додатковому зміщенню по радіусу печі на 0,20м У процесі повороту на 2,5° було зареєстровано 25 значень шляхової амплітуди У результаті було визначене значення поточної амплітуди, яке становило 0,095В При цьому відстань до поверхні профілю становила 2,65м При подальшому порівнянні отриманого значення шляхової амплітуди відображення із заданою її величиною на відстані 2,65м було встановлено, що профілемір фіксує кокс Далі профілемір був повернут на кут 42°, що відповідало зміщенню по радіусу печі на 2,7м Після ЦЬОГО профілемір був додатково повернуть на 3°, що відповідало зміщенню по радіусу на 0,15м У процесі повороту на 3° було зафіксовано 28 значень шляхової амплітуди У результаті значення поточної амплітуди становило 0,049мВ При цьому відстань до поверхні профілю становила 3,9м У процесі подальшого зіставлення отриманого значення поточної шляхової амплітуди відображення із заданою її величиною на відстані 3,9м встановлено, що матеріал, який знаходиться в доменному перетині, відноситься до рудної частини (агломерату в суміші з окатишами) З позитивних результатів випробування слідує, що спосіб, який пропонується, дозволяє здійснити контроль і управління розподілом коксової та рудної частини шихтових матеріалів на колошнику доменної печі і, отже, вирішити поставлену задачу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 І& ІЗ